KR20130137227A - 적층 장치 및 적층 방법 - Google Patents

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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

제1 파지부(114)가 제1 테이블(121)과 적층 테이블(141) 사이를 왕복 이동하는 한편, 제2 파지부(115)는 적층 테이블(141)과 제2 테이블(131) 사이를 왕복 이동하고, 제1 테이블(121) 상에서 수평 방향의 위치가 조정된 세퍼레이터-전극 조립체(20)를 제1 파지부(114)가 파지할 때에는, 제2 파지부(115)는 적층 테이블(141) 상에서 제2 전극(30)을 해방하고, 제1 파지부(114)가 적층 테이블(141) 상에서 세퍼레이터-전극 조립체(20)를 해방할 때에는, 제2 테이블(131) 상에서 수평 방향의 위치가 조정된 제2 전극(30)을 제2 파지부(115)가 파지한다. 본 발명은, 제1 전극이 세퍼레이터에 끼워 넣어져 이루어지는 세퍼레이터-전극 조립체와 제1 전극과는 극성이 다른 제2 전극을 효율적이고, 또한 고정밀도로 적층할 수 있는 적층 장치 및 적층 방법을 제공한다.

Description

적층 장치 및 적층 방법 {LAMINATION DEVICE AND LAMINATION METHOD}
본 발명은, 적층 장치 및 적층 방법에 관한 것이다.
최근, 환경 보호 운동의 고조를 배경으로 하여, 전기 자동차(EV) 및 하이브리드 전기 자동차(HEV)의 개발이 진행되고 있다. 이들 모터 구동용 전원으로서, 반복 충방전 가능한 리튬 이온 2차 전지가 주목받고 있다.
리튬 이온 2차 전지는, 시트 형상의 정극과 부극의 사이에 전해질을 함침시킨 세퍼레이터를 개재시킨 단전지를 복수 적층하여 구성되어 있고, 제조 공정에 있어서 전극(정극/부극) 및 세퍼레이터가 반복해서 적층된다.
이것에 관련되는 기술로서, 리튬 이온 2차 전지의 제조 시간을 단축하는 관점으로부터, 하기하는 특허문헌 1에 개시된 바와 같은 제조 장치가 제안되어 있다. 특허문헌 1에 개시되는 제조 장치는, 세퍼레이터에 의해 포장된 양극판(이하, 양극 포장체라고 칭함)을 반송하는 제1 컨베이어, 음극판을 반송하는 제2 컨베이어, 양극 포장체와 음극판의 적층체를 반송하는 제3 컨베이어 및 2개의 흡착 장치를 요동시키는 요동 장치를 갖는다. 2개의 흡착 장치 중 한쪽의 흡착 장치는, 제1 컨베이어와 제3 컨베이어 사이를 요동하고, 제1 컨베이어 상의 양극 포장체를 흡착 유지하여 제3 컨베이어 상에서 해방된다. 다른 쪽의 흡착 장치는, 제2 컨베이어와 제3 컨베이어 사이를 요동하고, 제2 컨베이어 상의 음극판을 흡착 유지하여 제3 컨베이어 상에서 해방된다. 이와 같은 구성에 따르면, 2개의 흡착 장치가 양극 포장체 및 음극판을 제3 컨베이어 상에서 교대로 해방함으로써, 제3 컨베이어 상에 양극 포장체와 음극판을 효율적으로 적층할 수 있다.
일본 특허 출원 공개 평04-101366호 공보
상기한 제조 장치에서는, 제1 및 제2 컨베이어에 의해 1매씩 반송되어 오는 양극 포장체 및 음극판을 흡착 장치가 그대로 흡착 유지하므로, 흡착 장치가 양극 포장체 및 음극판을 흡착 유지할 때의 위치 정밀도가 높지 않다. 양극 포장체 및 음극판이 높은 위치 정밀도로 흡착 유지되지 않는 경우, 양극 포장체 및 음극판을 고정밀도로 적층할 수 없어, 2차 전지의 품질이 저하되어 버린다. 이로 인해, 상기한 제조 장치에서는, 제3 컨베이어 상에 위치 결정용의 홀더를 배치하고, 양극 포장체 및 음극판을 홀더의 내부에 삽입하여 적층하고 있다. 흡착 장치에 의해 양극 포장체 및 음극판이 홀더의 내부에 삽입되면, 양극 포장체 및 음극판의 측면이 홀더의 내벽에 접촉하여 양극 포장체 및 음극판이 위치 결정되어, 양극 포장체와 음극판의 적층 정밀도가 향상된다.
그러나 양극판을 포장하고 있는 세퍼레이터는 유연하여 절곡되기 쉽다. 따라서 양극 포장체가 홀더의 내부에 삽입되고, 양극 포장체의 측면이 홀더의 내벽에 접촉하는 경우, 세퍼레이터의 단부가 절곡되어 버려, 양극 포장체가 정확하게 위치 결정되지 않는다고 하는 문제가 있다. 양극 포장체가 정확하게 위치 결정되지 않는 경우, 충분한 적층 정밀도는 얻어지지 않는다.
본 발명은, 상기한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 따라서 본 발명의 목적은, 제1 전극이 세퍼레이터에 끼워 넣어져 이루어지는 세퍼레이터-전극 조립체와 제1 전극과는 극성이 다른 제2 전극을 효율적이고, 또한 고정밀도로 적층할 수 있는 적층 장치 및 적층 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 형태는, 제1 전극이 세퍼레이터에 끼워 넣어져 이루어지는 세퍼레이터-전극 조립체와 상기 제1 전극과는 극성이 다른 제2 전극을 교대로 적층하기 위한 적층 장치이다. 상기 적층 장치는, 제1 테이블, 제2 테이블, 적층 테이블, 제1 조정부, 제2 조정부, 제1 파지부 및 제2 파지부를 갖는다. 상기 제1 테이블에는, 상기 세퍼레이터-전극 조립체가 적재된다. 상기 제2 테이블에는, 상기 제2 전극이 적재된다. 상기 적층 테이블에는, 상기 세퍼레이터-전극 조립체와 상기 제2 전극이 교대로 적층된다. 상기 제1 조정부는, 상기 제1 테이블의 수평 방향의 위치를 조정하여, 상기 제1 테이블 상의 상기 세퍼레이터-전극 조립체의 위치를 조정한다. 상기 제2 조정부는, 상기 제2 테이블의 수평 방향의 위치를 조정하여, 상기 제2 테이블 상의 상기 제2 전극의 위치를 조정한다. 상기 제1 파지부는, 상기 세퍼레이터-전극 조립체를 파지하고, 해방한다. 상기 제2 파지부는, 상기 제2 전극을 파지하고, 해방한다. 상기 제1 파지부가 상기 제1 테이블과 상기 적층 테이블 사이를 왕복 이동하는 한편, 상기 제2 파지부는 상기 적층 테이블과 상기 제2 테이블 사이를 왕복 이동한다. 상기 제1 테이블 상에서 위치가 조정된 상기 세퍼레이터-전극 조립체를 상기 제1 파지부가 파지할 때에는, 상기 제2 파지부는 상기 적층 테이블 상에서 상기 제2 전극을 해방한다. 상기 제1 파지부가 상기 적층 테이블 상에서 상기 세퍼레이터-전극 조립체를 해방할 때에는, 상기 제2 테이블 상에서 위치가 조정된 상기 제2 전극을 상기 제2 파지부가 파지한다.
본 발명의 제2 형태는, 제1 전극이 세퍼레이터에 끼워 넣어져 이루어지는 세퍼레이터-전극 조립체와 상기 제1 전극과는 극성이 다른 제2 전극을 교대로 적층하기 위한 적층 방법이다. 상기 적층 방법은, 상기 세퍼레이터-전극 조립체가 적재되는 제1 테이블과, 상기 세퍼레이터-전극 조립체와 상기 제2 전극이 교대로 적층되는 적층 테이블 사이를 제1 파지부로 왕복 이동시킨다. 한편, 상기 적층 방법은, 상기 적층 테이블과 상기 제2 전극이 적재되는 제2 테이블 사이를 제2 파지부로 왕복 이동시킨다. 상기 제1 테이블의 수평 방향의 위치를 조정함으로써 당해 제1 테이블 상에서 위치가 조정된 상기 세퍼레이터-전극 조립체를 상기 제1 파지부에 파지시킬 때에는, 상기 제2 파지부에 상기 적층 테이블 상에서 상기 제2 전극을 해방시킨다. 상기 제1 파지부에 상기 적층 테이블 상에서 상기 세퍼레이터-전극 조립체를 해방시킬 때에는, 상기 제2 테이블의 수평 방향의 위치를 조정함으로써 당해 제2 테이블 상에서 위치가 조정된 상기 제2 전극을 상기 제2 파지부에 파지시킨다.
도 1은 리튬 이온 2차 전지의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 리튬 이온 2차 전지의 분해 사시도이다.
도 3은 포장 정극 및 부극의 평면도이다.
도 4는 포장 정극에 부극을 겹친 모습을 도시하는 평면도이다.
도 5는 시트 적층 장치를 도시하는 개략 평면도이다.
도 6은 시트 적층 장치를 도시하는 사시도이다.
도 7은 도 6의 화살표 방향으로 본 정극 공급부의 정면도이다.
도 8은 정극 공급부의 평면도이다.
도 9는 적층부의 사시도이다.
도 10은 적층 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 10에 후속하는 도면이다.
도 12는 도 11에 후속하는 도면이다.
도 13은 도 12에 후속하는 도면이다.
도 14는 도 13에 후속하는 도면이다.
도 15는 도 14에 후속하는 도면이다.
도 16은 적층 테이블 상에 포장 정극을 적층할 때의 적층 로봇의 각 부의 동작의 일례를 나타내는 타임차트이다.
도 17은 적층 테이블 상에 포장 정극을 적층할 때의 적층 로봇의 각 부의 동작의 다른 예를 나타내는 타임차트이다.
도 18은 적층부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 18에 후속하는 도면이다.
도 20은 도 19에 후속하는 도면이다.
도 21은 도 20에 후속하는 도면이다.
도 22는 도 21에 후속하는 도면이다.
도 23은 도 22에 후속하는 도면이다.
도 24는 클램퍼의 변형예를 도시하는 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한, 도면의 치수 비율은, 설명의 사정상 과장되어 있고, 실제의 비율과는 다른 경우가 있다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하여, 시트 적층 장치에 의해 형성되는 리튬 이온 2차 전지(적층형 전지)에 대해 설명한다. 도 1은 리튬 이온 2차 전지의 외관을 도시한 사시도, 도 2는 리튬 이온 2차 전지의 분해 사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 리튬 이온 2차 전지(10)는, 편평한 직사각형 형상을 갖고 있고, 정극 리드(11) 및 부극 리드(12)가 외장재(13)의 동일 단부로부터 도출되어 있다. 외장재(13)의 내부에는, 충방전 반응이 진행되는 발전 요소(전지 요소)(15)가 수용되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 발전 요소(15)는, 포장 정극(20)과 부극(30)이 교대로 적층되어 형성된다.
포장 정극(20)은, 도 3의 (A)에 도시한 바와 같이, 시트 형상의 정극 집전체의 양면에 정극 활물질층(21)이 형성되어 이루어지는 정극(22)이, 세퍼레이터(40)에 의해 끼워 넣어져 이루어진다. 2매의 세퍼레이터(40)는, 단부에 있어서 접합부(41)에 의해 서로 접합되어, 주머니 형상으로 형성되어 있다. 정극(22)에서는, 정극 집전체의 탭 부분(23) 이외의 부분에 정극 활물질층(21)이 형성되어 있고, 탭 부분(23)은, 주머니 형상의 세퍼레이터(40)로부터 도출되어 있다.
부극(30)은, 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이, 시트 형상의 부극 집전체의 양면에 부극 활물질층(31)이 형성되어 이루어진다. 부극(30)에서는, 부극 집전체의 탭 부분(33) 이외의 부분에 부극 활물질층(31)이 형성되어 있다.
포장 정극(20)에, 부극(30)을 겹치면 도 4에 도시한 바와 같이 된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 부극 활물질층(31)은, 정극(22)의 정극 활물질층(21)보다도 평면에서 볼 때 한층 크게 형성되어 있다. 또한, 포장 정극(20)과 부극(30)을 교대로 적층하여 리튬 이온 2차 전지를 제조하는 방법 자체는, 일반적인 리튬 이온 2차 전지의 제조 방법이므로, 상세한 설명은 생략한다.
다음에, 상기한 발전 요소(15)를 조립하기 위한 시트 적층 장치에 대해 설명한다.
도 5는 시트 적층 장치를 도시하는 개략 평면도, 도 6은 시트 적층 장치를 도시하는 사시도, 도 7은 도 6의 화살표 방향으로 본 정극 공급부의 정면도, 도 8은 정극 공급부의 평면도이다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 시트 적층 장치(100)는, 적층 로봇(110), 정극 공급부(120), 부극 공급부(130), 적층부(140) 및 제어부(150)를 갖고 있다. 정극 공급부(120) 및 부극 공급부(130)는, 적층 로봇(110)을 중심으로 하여 서로 대향하는 위치에 배치되어 있고, 적층부(140)는, 정극 공급부(120) 및 부극 공급부(130)와 90도의 각도를 이루는 위치에 배치되어 있다. 적층 로봇(110), 정극 공급부(120), 부극 공급부(130) 및 적층부(140)는, 제어부(150)에 의해 제어된다.
적층 로봇(110)은, 포장 정극(20) 및 부극(30)을 교대로 적층하여 발전 요소(적층체)(15)를 형성한다. 적층 로봇(110)은, 제1 및 제2 아암부(111, 112)로 이루어지는 L자 형상 아암(113)과, 제1 및 제2 아암부(111, 112)의 선단부에 각각 설치된 제1 및 제2 흡착 핸드(114, 115)를 갖는다. 제1 및 제2 아암부(111, 112)는, 구동축(116)을 기준으로 서로 90도의 각도를 이루는 방향으로 연장 설치되어 있다. L자 형상 아암(113)은, 아암 구동부(117)에 의해 구동축(116)이 구동됨으로써, 수평 방향으로 90도 요동한다. 또한, L자 형상 아암(113)은, 구동축(116)이 구동됨으로써 승강한다. 제1 흡착 핸드(114)는, 포장 정극(20)을 흡착 유지하고, 이탈시킨다. 제2 흡착 핸드(115)는, 부극(30)을 흡착 유지하고, 이탈시킨다.
L자 형상 아암(113)이 90도 요동함으로써, 제1 흡착 핸드(114)는, 정극 공급부(120)와 적층부(140) 사이를 왕복 이동하고, 제2 흡착 핸드(115)는, 적층부(140)와 부극 공급부(130) 사이를 왕복 이동한다. 바꿔 말하면, 제1 흡착 핸드(114) 및 제2 흡착 핸드(115)가 정극 공급부(120) 및 적층부(140)의 상방에 각각 위치하는 제1 상태와, 적층부(140) 및 부극 공급부(130)의 상방에 각각 위치하는 제2 상태가 전환된다. 또한, L자 형상 아암(113)이 승강함으로써, 제1 흡착 핸드(114)는, 정극 공급부(120) 또는 적층부(140)에 대해 접근 이격하고, 제2 흡착 핸드(115)는, 부극 공급부(130) 또는 적층부(140)에 대해 접근 이격한다.
정극 공급부(120)는, 포장 정극(20)을 공급한다. 정극 공급부(120)는, 포장 정극(20)이 적재되는 정극 공급 테이블(121)과, 정극 공급 테이블(121)을 수평면 내에서 이동 또는 회전시키는 테이블 구동부(122)를 갖는다. 정극 공급 테이블(121)은, 전공정에서 작성되어 흡착 컨베이어(123)에 의해 반송되어 온 포장 정극(20)을 1매씩 수취하고, 적재한다. 정극 공급 테이블(121)도 흡착 컨베이어이며, 흡착 컨베이어(123)로부터의 부압이 개방된 포장 정극(20)을 흡착하여, 대략 중앙까지 운반하고 부압에 의해 고정한다. 포장 정극(20)이 제1 흡착 핸드(114)에 흡착될 때에는, 정극 공급 테이블(121)은 흡착을 개방한다. 테이블 구동부(122)는, 정극 공급 테이블(121)을 수평면 내에서 이동 또는 회전시킴으로써, 정극 공급 테이블(121) 상의 포장 정극(20)의 위치를 조절한다. 테이블 구동부(122)는, 3개의 모터를 갖고, 정극 공급 테이블(121)을 수평면 내에서 이동 또는 회전시킨다.
정극 공급 테이블(121)은, 흡착 컨베이어(123)보다도 폭이 좁아, 포장 정극(20)의 단부가 돌출되도록 구성되어 있다. 도 5 및 도 6에서는 도시를 생략하고 있지만, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 정극 공급 테이블(121)의 양측에는, 투명한 지지대(124)가 설치되어 있다. 지지대(124)는, 정극 공급 테이블(121)로부터 돌출되어 있는 포장 정극(20)의 단부를 지지한다. 또한, 지지대(124)와 대응하는 위치에, 클램퍼(125)가 설치된다. 클램퍼(125)는, 지지대(124)와 함께 포장 정극(20)의 단부를 사이에 두고 고정한다. 지지대(124) 및 클램퍼(125)는 모두 가동식이며, 정극 공급 테이블(121) 상에 포장 정극(20)이 적재되면, 포장 정극(20)의 단부를 지지 및 고정하도록, 포장 정극(20)에 접근한다.
또한, 정극 공급 테이블(121)의 하방에는 광원(126)이, 상방에는 카메라(127)가 배치되어 있다. 광원(126)은, 투명한 지지대(124)의 하방에 설치되고, 포장 정극(20)의 단부에 광을 조사한다. 광원(126)은, 세퍼레이터(40)를 소정의 투과율 이상으로 투과하고, 정극(22)을 투과하지 않는(반사 또는 흡수되는) 파장의 광을 조사한다. 카메라(127)는, 포장 정극(20)을 촬상하여, 정극 공급 테이블(121) 상의 정극(22)[포장 정극(20)]의 위치를 인식한다. 카메라(127)는, 광원(126)으로부터 투광되고 정극(22)에 차단되면서도 세퍼레이터(40)를 투과한 광을 수광하고, 정극(22)의 위치를 인식한다. 즉, 정극(22)의 그림자에 기초하여, 정극(22)의 위치를 인식한다. 카메라(127)에 의해 인식된 정극(22)의 위치 정보에 기초하여, 정극(22)[포장 정극(20)]의 수평 위치가 조정된다. 이 조정에 의해, 제1 흡착 핸드(114)는, 정극(22)의 위치가 정확하게 위치 결정된 포장 정극(20)을 매회 픽업할 수 있다.
도 5 및 도 6으로 되돌아가고, 부극 공급부(130)는, 부극(30)을 공급한다. 부극 공급부(130)는, 부극(30)이 적재되는 부극 공급 테이블(131)과, 부극 공급 테이블(131)을 수평면 내에서 이동 또는 회전시키는 테이블 구동부(132)를 갖는다. 부극 공급 테이블(131)은, 전공정에서 작성되어 흡착 컨베이어(133)에 의해 반송되어 온 부극(30)을 1매씩 수취하고, 적재한다. 부극 공급 테이블(131)도 흡착 컨베이어이며, 흡착 컨베이어(133)로부터의 부압이 개방된 부극(30)을 흡착하여, 대략 중앙까지 운반하고 부압에 의해 고정한다. 부극(30)이 제2 흡착 핸드(115)에 흡착될 때에는, 부극 공급 테이블(131)은 흡착을 개방한다. 테이블 구동부(132)는, 부극 공급 테이블(131)을 수평면 내에서 이동 또는 회전시킴으로써, 부극 공급 테이블(131) 상의 부극(30)의 위치를 조절한다. 테이블 구동부(132)는, 3개의 모터를 갖고, 부극 공급 테이블(131)을 수평면 내에서 이동 또는 회전시킨다.
또한, 부극 공급 테이블(131)의 상방에는, 광원(136) 및 카메라(137)가 배치되어 있다. 광원(136)은, 부극(30)을 투과하지 않는(반사 또는 흡수되는) 파장의 광을, 부극(30)에 조사한다. 카메라(137)는, 부극(30)을 촬상하여, 부극 공급 테이블(131) 상의 부극(30)의 위치를 인식한다. 카메라(137)는, 예를 들어 광원(136)으로부터 투광되어 부극(30)에서 반사된 광을 수광하여, 부극(30)의 위치를 인식한다. 카메라(137)에 의해 인식된 부극(30)의 위치 정보에 기초하여, 부극(30)의 수평 위치가 조정된다. 이 조정에 의해, 제2 흡착 핸드(115)는, 정확하게 위치 결정된 부극(30)을 매회 픽업할 수 있다.
적층부(140)는, 적층 로봇(110)에 의해 반송되는 포장 정극(20) 및 부극(30)을 교대로 적층하는 장소이며, 포장 정극(20) 및 부극(30)이 소정 매수 적층될 때까지, 포장 정극(20)과 부극(30)의 적층체를 보유 지지한다. 포장 정극(20) 및 부극(30)이 소정 매수 적층되어 발전 요소(15)가 완성되면, 적층부(140)는, 후공정에 발전 요소(15)를 공급한다.
도 9는 적층부의 사시도이다. 적층부(140)는, 포장 정극(20) 및 부극(30)이 교대로 적층되는 적층 테이블(141)과, 적층 테이블(141)을 승강하는 높이 조정부(142)와, 포장 정극(20)과 부극(30)의 적층체를 압박하는 클램퍼(143)와, 클램퍼(143)를 구동하는 클램퍼 구동부(144)를 갖는다.
적층 테이블(141) 상에는 팔레트(도시하지 않음)가 적재되고, 팔레트 상에서 포장 정극(20) 및 부극(30)이 교대로 적층된다. 높이 조정부(142)는, 예를 들어 볼 나사 및 모터로 구성되고, 포장 정극(20) 및 부극(30)의 적층의 진행에 따라, 적층 테이블(141)을 하강시킨다. 높이 조정부(142)는, 포장 정극(20)과 부극(30)의 적층체의 최상면의 높이가 대략 일정하게 유지되도록, 적층 테이블(141)을 하강시킨다.
클램퍼(143)는, 포장 정극(20)과 부극(30)의 적층체를 상부로부터 압박하는 클램프 헤드(143a)와, 클램프 헤드(143a)를 지지하는 지지축(143b)으로 구성된다. 클램프 헤드(143a)의 횡단면은, 사다리꼴 형상을 갖는다. 클램프 헤드(143a)는, 지지축(143b)을 통해 하방으로 가압되어 있고, 바닥면에 의해 적층체의 최상면을 압박한다.
클램퍼 구동부(144)는, 지지축(143b)을 통해, 클램프 헤드(143a)를 회전시키면서 일정한 높이까지 상승시킨다. 그리고 클램퍼 구동부(144)는, 180도 회전 후의 클램프 헤드(143a)를 하강시킨다. 클램퍼 구동부(144)는, 지지축(143b) 측면의 돌출핀(도시하지 않음)과 결합하여 클램프 헤드(143a)를 회전시키는 동시에 일정량 상승시키기 위한 캠 홈을 구비하는 캠 기구(도시하지 않음)와, 지지축(143b)을 승강시키기 위한 액추에이터(도시하지 않음)를 갖는다. 액추에이터는, 예를 들어 에어 실린더이다. 또한, 클램퍼 구동부(144)에는, 클램프 헤드(143a)를 하방으로 가압하기 위한 스프링(도시하지 않음)이 구비되어 있다.
이상과 같이 구성되는 시트 적층 장치(100)에서는, 정극 공급 테이블(121) 및 부극 공급 테이블(131) 상에 적재되는 포장 정극(20) 및 부극(30)이, 적층 로봇(110)에 의해 픽업되고, 적층 테이블(141) 상에 교대로 반송된다. 포장 정극(20) 및 부극(30)이 적층 테이블(141) 상에 교대로 반송됨으로써, 포장 정극(20)과 부극(30)의 적층체가 형성된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 및 제2 아암부(111, 112)는 서로 90도의 각도를 이루는 방향으로 연장 설치되고, L자 형상 아암(113)은 90도 요동하도록 구성되어 있다. 그러나 제1 및 제2 아암부(111, 112)는, 90도 이외의 소정 각도를 이루도록 연장 설치될 수 있다. 이 경우, L자 형상 아암(113)도 소정 각도 요동하도록 구성되고, 정극 공급부(120), 부극 공급부(130) 및 적층부(140)의 배치도 요동 각도에 맞추어 조정된다.
다음에, 도 10∼도 23을 참조하여, 본 실시 형태의 시트 적층 장치(100)의 동작에 대해 설명한다.
우선, 적층 로봇(110)의 동작에 대해 설명한다. 도 10∼도 15는, 적층 로봇(110)에 의한 포장 정극(20) 및 부극(30)의 적층 동작을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 이하에서는, 적층 로봇(110)에 의해 포장 정극(20)을 적층하는 단계로부터의 동작을 설명한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 적층 로봇(110)에 의해 포장 정극(20)을 적층하는 단계에서는, 적층 로봇(110)의 제1 흡착 핸드(114)는, 포장 정극(20)을 흡착 유지한 상태에서, 적층 테이블(141)의 상방에 위치하고 있다. 한편, 적층 로봇(110)의 제2 흡착 핸드(115)는, 부극 공급 테이블(131)의 상방에 위치하고 있다. 적층 테이블(141) 상에는, 포장 정극(20)과 부극(30)이 적층되어 있다. 부극 공급 테이블(131) 상에는, 부극(30)이 적재되어 있다. 부극 공급 테이블(131) 상의 부극(30)의 수평 위치는, 제2 흡착 핸드(115)가 부극(30)을 정확한 위치에서 흡착 유지할 수 있도록, 카메라(137)에 의해 취득된 위치 정보에 기초하여 조정되어 있다. 구체적으로는, 부극(30)의 수평 위치는, 부극(30)의 중심점이 소정의 위치에 위치하여, 부극(30)이 일정한 자세로 되도록 조정되어 있다.
계속해서, L자 형상 아암(113)이 소정의 이동량만큼 하강한다(도 11 참조). L자 형상 아암(113)이 하강함으로써, 제1 및 제2 흡착 핸드(114, 115)는, 적층 테이블(141) 및 부극 공급 테이블(131)의 근방으로 각각 이동한다. 그리고 제1 흡착 핸드(114)의 부압은 개방되어, 제1 흡착 핸드(114)에 의해 흡착 유지되어 있었던 포장 정극(20)이 이탈된다. 그 결과, 적층체의 최상부에 포장 정극(20)이 적층된다. 한편, 제2 흡착 핸드(115)의 바닥면에는 부압이 발생하여, 제2 흡착 핸드(115)는, 부극 공급 테이블(131) 상의 부극(30)을 흡착 유지한다. 부극 공급 테이블(131) 상의 부극(30)의 수평 위치는 미리 조정되어 있으므로, 제2 흡착 핸드(115)는, 부극(30)을 정확한 위치에서 흡착 유지할 수 있다.
계속해서, L자 형상 아암(113)이 상기 이동량만큼 상승한다(도 12 참조). L자 형상 아암(113)이 상승함으로써, 제1 및 제2 흡착 핸드(114, 115)는, 적층 테이블(141) 및 부극 공급 테이블(131)의 상방으로 각각 이동한다. 이때, 제2 흡착 핸드(115)는, 부극(30)을 흡착 유지한 상태에서 상승하여, 부극 공급 테이블(131)로부터 부극(30)을 픽업한다.
계속해서, L자 형상 아암(113)이 반시계 방향으로 90도 회전한다(도 13 참조). L자 형상 아암(113)이 90도 회전함으로써, 제1 및 제2 흡착 핸드(114, 115)는, 정극 공급 테이블(121) 및 적층 테이블(141)의 상방으로 각각 이동한다. 제2 흡착 핸드(115)는, 부극(30)을 흡착 유지하고 있다. 또한, 정극 공급 테이블(121) 상에는, 포장 정극(20)이 적재되어 있다. 정극 공급 테이블(121) 상의 포장 정극(20)의 수평 위치는, 제1 흡착 핸드(114)가 포장 정극(20)[정극(22)]을 정확한 위치에서 흡착 유지할 수 있도록, 카메라(127)에 의해 취득된 위치 정보에 기초하여 조정되어 있다. 구체적으로는, 포장 정극(20)의 수평 위치는, 정극(22)의 중심점이 소정의 위치에 위치하여, 정극(22)이 일정한 자세로 되도록 조정되어 있다.
계속해서, L자 형상 아암(113)이 상기 이동량만큼 하강한다(도 14 참조). L자 형상 아암(113)이 하강함으로써, 제1 및 제2 흡착 핸드(114, 115)는, 정극 공급 테이블(121) 및 적층 테이블(141)의 근방으로 각각 이동한다. 그리고 제2 흡착 핸드(115)의 부압은 개방되어, 제2 흡착 핸드(115)에 의해 흡착 유지되어 있었던 부극(30)이 이탈된다. 그 결과, 적층체의 최상부에 부극(30)이 적층된다. 한편, 제1 흡착 핸드(114)의 바닥면에는 부압이 발생하여, 제1 흡착 핸드(114)는, 정극 공급 테이블(121) 상의 포장 정극(20)을 흡착 유지한다. 정극 공급 테이블(121) 상의 포장 정극(20)의 수평 위치는 미리 조정되어 있으므로, 제1 흡착 핸드(114)는, 포장 정극(20)[정극(22)]을 정확한 위치에서 흡착 유지할 수 있다.
계속해서, L자 형상 아암(113)이 상기 이동량만큼 상승한다(도 15 참조). L자 형상 아암(113)이 상승함으로써, 제1 및 제2 흡착 핸드(114, 115)는, 정극 공급 테이블(121) 및 적층 테이블(141)의 상방으로 각각 이동한다. 이때, 제1 흡착 핸드(114)는, 포장 정극(20)을 흡착 유지한 상태에서 상승하여, 정극 공급 테이블(121)로부터 포장 정극(20)을 픽업한다.
그리고 L자 형상 아암(113)이 시계 방향으로 90도 회전한다. L자 형상 아암(113)이 90도 회전함으로써, 제1 및 제2 흡착 핸드(114, 115)는, 적층 테이블(141) 및 부극 공급 테이블(131)의 상방으로 각각 이동한다(도 10 참조).
상기한 동작이 반복됨으로써, 적층 테이블(141) 상에 포장 정극(20) 및 부극(30)이 교대로 반송되고, 적층 테이블(141) 상에서, 포장 정극(20) 및 부극(30)이 교대로 적층된다. 포장 정극(20) 및 부극(30)이 소정 매수 적층됨으로써, 발전 요소(15)로서의 적층체가 형성된다.
이때, 제1 및 제2 흡착 핸드(114, 115)는, 정극 공급 테이블(121) 및 부극 공급 테이블(131) 상에서 위치가 조정된 포장 정극(20) 및 부극(30)을 픽업하여, 적층 테이블(141) 상의 결정된 위치로 이탈시킨다. 이와 같은 구성에 따르면, 적층 로봇(110)의 L자 형상 아암(113)의 일정한 요동 동작만으로, 적층 테이블(141) 상에 포장 정극(20) 및 부극(30)을 고정밀도로 적층할 수 있다. 즉, 간단한 구성의 적층 로봇(110)에 의해, 적층 테이블(141) 상에 포장 정극(20) 및 부극(30)을 고정밀도로 적층할 수 있다. 또한, 포장 정극(20) 및 부극(30)의 수평 방향의 위치를 조정하기 위한 기구를 제1 및 제2 아암부(111, 112)의 선단부에 설치할 필요가 없어, 제1 및 제2 아암부(111, 112)를 경량화할 수 있다. 제1 및 제2 아암부(111, 112)가 경량화됨으로써, 제1 및 제2 아암부(111, 112)를 고속으로 이동시키는 것이 가능하게 된다. 따라서 포장 정극(20)과 부극(30)의 적층을 고속화할 수 있다.
도 16은 적층 테이블 상에 포장 정극을 적층할 때의 적층 로봇의 각 부의 동작의 일례를 나타내는 타임차트이다. 도 16의 (A)는, 제1 흡착 핸드(114)의 부압 발생 동작의 온/오프를 나타내는 타임차트이며, 도 16의 (B)는, 제2 흡착 핸드(115)의 부압 발생 동작의 온/오프를 나타내는 타임차트이다. 도 16의 (C)는, L자 형상 아암(113)의 연직 방향의 이동 속도를 나타내는 타임차트이다.
상술한 바와 같이, 적층 테이블(141) 상에 포장 정극(20)을 적층하는 단계에서는, 포장 정극(20)을 흡착 유지하고 있는 제1 흡착 핸드(114)가 적층 테이블(141)의 상방에 위치하고 있는 상태(도 10 참조)로부터, L자 형상 아암(113)이 소정의 이동량만큼 하강한다(도 11 참조).
도 16의 (C)에 나타내는 바와 같이, L자 형상 아암(113)은, 예를 들어 일정한 속도 V로 하강한다. L자 형상 아암(113)이 소정의 이동량만큼 하강하여 정지하면, 도 16의 (A)에 나타내는 바와 같이, 제1 흡착 핸드(114)의 부압 발생 동작이 온으로부터 오프로 전환되고, 제1 흡착 핸드(114)의 부압이 개방된다. 부압이 개방됨으로써, 제1 흡착 핸드(114)로부터 포장 정극(20)이 이탈된다.
한편, 도 16의 (B)에 나타내는 바와 같이, 제2 흡착 핸드(115)의 부압 발생 동작이 오프로부터 온으로 전환되고, 제2 흡착 핸드(115)의 바닥면에 부압이 발생한다. 제2 흡착 핸드(115)의 바닥면에 부압이 발생하면, 부극 공급 테이블(131) 상의 부극(30)이 제2 흡착 핸드(115)에 흡착된다. 그 후, 제2 흡착 핸드(115)가 부극(30)을 흡착 유지한 상태에서, L자 형상 아암(113)이 속도 V로 소정의 이동량만큼 상승한다(도 12 참조).
본 실시 형태에서는, 제1 흡착 핸드(114)가 부압을 개방하기 시작한 후 L자 형상 아암(113)이 상승을 개시하기 직전까지의 기간 T1[도 16의 (A) 참조]의 제1 흡착 핸드(114)의 동작을, 포장 정극(20)을 해방하는 동작으로 정의한다. 또한, 제2 흡착 핸드(115)가 부압을 발생하기 시작한 후 L자 형상 아암(113)이 상승을 개시하기 직전까지의 기간 T2[도 16의 (B) 참조]의 제2 흡착 핸드(115)의 동작을, 부극(30)을 파지하는 동작으로 정의한다.
마찬가지로, 적층 테이블(141) 상에 부극(30)을 적층하는 단계(도 13∼도 15 참조)에 있어서, 제2 흡착 핸드(115)가 부압을 개방하기 시작한 후 L자 형상 아암(113)이 상승을 개시하기 직전까지의 기간의 제2 흡착 핸드(115)의 동작을, 부극(30)을 해방하는 동작으로 정의한다. 한편, 정극 공급 테이블(121) 상의 포장 정극(20)을 픽업할 때, 제1 흡착 핸드(114)가 부압을 발생하기 시작한 후 L자 형상 아암(113)이 상승을 개시하기 직전까지의 기간의 제1 흡착 핸드(114)의 동작을, 포장 정극(20)을 파지하는 동작으로 정의한다.
또한, 제1 흡착 핸드(114)가 포장 정극(20)을 파지한 후 해방할 때까지의 제1 흡착 핸드(114)의 동작을, 포장 정극(20)을 반송하는 동작으로 정의한다. 또한, 제2 흡착 핸드(115)가 부극(30)을 파지한 후 해방할 때까지의 제2 흡착 핸드(115)의 동작을, 부극(30)을 반송하는 동작으로 정의한다.
도 16에 나타내는 바와 같이, 제1 흡착 핸드(114)가 포장 정극(20)을 해방하는 동작(시간 T1에 대응)과, 제2 흡착 핸드(115)가 부극(30)을 파지하는 동작(시간 T2에 대응)은 시간적으로 중복된다. 마찬가지로, 제1 흡착 핸드(114)가 포장 정극(20)을 파지하는 동작과, 제2 흡착 핸드(115)가 부극(30)을 해방하는 동작은 시간적으로 중복된다.
또한, 도 16에서는, 제1 흡착 핸드(114)의 부압 발생 동작이 온으로부터 오프로 전환되는 시점과, 제2 흡착 핸드(115)의 부압 발생 동작이 오프로부터 온으로 전환되는 시점은, 대략 일치하고 있다. 그러나 제1 흡착 핸드(114)의 부압 발생 동작이 온으로부터 오프로 전환되는 시점과, 제2 흡착 핸드(115)의 부압 발생 동작이 오프로부터 온으로 전환되는 시점은 일치하고 있지 않아도 된다.
예를 들어, 도 17에 나타내는 바와 같이, 제1 흡착 핸드(114)의 부압 발생 동작이 온으로부터 오프로 전환된 후에, 제2 흡착 핸드(115)의 부압 발생 동작이 오프로부터 온으로 전환되어도 된다. 이와 같은 경우이어도, 제1 흡착 핸드(114)가 포장 정극(20)을 해방하는 동작과, 제2 흡착 핸드(115)가 부극(30)을 파지하는 동작은, 시간적으로 부분적으로 중복된다.
다음에, 도 18∼도 23을 참조하여, 적층부(140)의 동작에 대해 설명한다. 적층부(140)에서는, 적층 테이블(141) 상에 포장 정극(20) 또는 부극(30)이 새롭게 적층될 때마다 적층 테이블(141)이 하강하여, 포장 정극(20)과 부극(30)의 적층체의 최상면의 높이가 대략 일정하게 유지된다. 또한, 이하에서는, 제1 흡착 핸드(114)에 의해, 적층 테이블(141) 상에 포장 정극(20)을 적층할 때의 적층부(140)의 동작에 대해 설명한다.
도 18은 포장 정극이 적층되기 직전의 적층 테이블 및 클램퍼의 상태를 도시하는 모식도이다. 적층 테이블(141)에는, 팔레트(190)를 통해, 포장 정극(20) 및 부극(30)이 교대로 적층되어 있다. 포장 정극(20)과 부극(30)의 적층체의 최상부에는, 부극(30)이 적층되어 있고, 부극(30)의 테두리부는, 클램프 헤드(143a)의 일단부의 바닥면에 의해 압박되어 있다. 적층 테이블(141)의 상방에는, 적층 로봇(110)의 제1 흡착 핸드(114)가 위치하고 있고, 제1 흡착 핸드(114)는, 포장 정극(20)을 흡착 유지하고 있다.
계속해서, 제1 흡착 핸드(114)가, 적층 테이블(141)의 근방으로 하강한다(도 19 참조). 제1 흡착 핸드(114)는, 포장 정극(20)을 흡착 유지한 상태에서, 소정의 이동량만큼 하강한다. 제1 흡착 핸드(114)가 하강함으로써, 적층체의 최상부에 포장 정극(20)이 적층된다. 이때, 포장 정극(20)의 테두리부에 의해, 클램프 헤드(143a)가 덮인다(도 19의 파선으로 둘러싸인 부분을 참조).
계속해서, 클램프 헤드(143a)가 상승하는 동시에 90도 회전한다(도 20 참조). 구체적으로는, 포장 정극(20)의 테두리부에 의해 덮여 있었던 클램프 헤드(143a)가 상승하는 동시에 90도 회전한다. 클램프 헤드(143a)가 상승하는 동시에 90도 회전함으로써, 클램프 헤드(143a)는, 최상부의 포장 정극(20)의 경사 상방에 위치하게 된다. 여기서, 클램프 헤드(143a)의 상승량 ΔX는, 1매의 포장 정극(20)의 두께보다도 큰 대략 일정한 값이다. 클램프 헤드(143a)가 상승할 때, 클램프 헤드(143a)에 의해 포장 정극(20)의 테두리부가 들어 올려진다. 클램프 헤드(143a)에 의해 들어 올려짐으로써, 포장 정극(20)의 테두리부는 일시적으로 휘어, 원래로 돌아간다.
계속해서, 클램프 헤드(143a)가 90도 더 회전한다(도 21 참조). 구체적으로는, 클램프 헤드(143a)는, 소정량만큼 상승하면서 90도 더 회전한다. 클램프 헤드(143a)가 90도 더 회전함으로써, 클램프 헤드(143a)의 반대측의 단부가, 포장 정극(20)의 상방에 위치하게 된다. 또한, 도 20 및 도 21에 도시되는, 클램프 헤드(143a)가 90도 회전하고, 90도 더 회전하는 동작은 연속적으로 행해진다.
계속해서, 클램프 헤드(143a)가 하강한다(도 22 참조). 클램프 헤드(143a)가 하강함으로써, 클램프 헤드(143a)의 타단부의 바닥면이, 포장 정극(20)의 테두리부를 상부로부터 압박하게 된다.
그리고 제1 흡착 핸드(114)가 상승하는 동시에, 적층 테이블(141)이 하강한다(도 23 참조). 제1 흡착 핸드(114)가, 상기 이동량만큼 상승하는 동시에, 적층 테이블(141)은, 소정의 하강량만큼 하강한다. 구체적으로는, 포장 정극(20) 적층 후의 적층체의 최상면의 높이가, 포장 정극(20) 적층 전의 적층체의 최상면의 높이 H와 대략 동일해지도록, 적층 테이블(141)이 소정의 하강량만큼 하강한다. 여기서, 하강량은, 예를 들어 포장 정극(20) 및 부극(30)의 두께의 평균값이다.
이상과 같이, 클램프 헤드(143a)에 의해 압박되어 있는 적층체의 상부에 새로운 포장 정극(20)[또는, 부극(30)]이 적층되면, 클램프 헤드(143a)는, 경사 상방으로 일단 퇴피하고, 그 후, 새로운 포장 정극(20)을 압박한다. 이때, 적층 테이블(141)은, 적층체의 최상면의 높이가 대략 일정하게 유지되도록, 소정의 하강량만큼 하강한다. 적층 테이블(141)이 하강하여 적층체의 최상면의 높이가 대략 일정하게 유지되면, 포장 정극(20) 및 부극(30)의 적층의 진행에 따라 적층체의 두께가 증가해도, 클램프 헤드(143a)의 상승량을 적층체의 최종적인 두께보다도 작은 대략 일정한 값으로 유지할 수 있다. 예를 들어, 적층 공정의 처음부터 끝까지, 클램프 헤드(143a)의 상승량을 포장 정극(20)의 수매분의 두께로 유지할 수 있다. 따라서 클램퍼의 상승량이 적층체의 최종적인 두께보다도 큰 경우와 비교하여, 클램퍼(143)의 상승 동작에 수반되는 포장 정극(20) 및 부극(30)의 테두리부의 휨 정도가 저감된다. 즉, 포장 정극(20) 및 부극(30)에 큰 변형을 가하는 일 없이 포장 정극(20) 및 부극(30)을 적층할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 적층부(140)에 따르면, 포장 정극(20) 및 부극(30)이 반복해서 적층되는 동안에, 적층체의 최상면의 높이가 대략 일정하게 유지되므로, 제1 및 제2 흡착 핸드(114, 115)의 연직 방향의 이동량(스트로크)을 일정하게 할 수 있다. 즉, 간단한 구성의 적층 로봇(110)에 의해, 적층 테이블(141) 상에 포장 정극(20) 및 부극(30)을 적층할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 흡착 핸드(114, 115)의 연직 방향의 위치를 보정하기 위한 기구를 제1 및 제2 아암부(111, 112)의 선단부에 설치할 필요가 없어, 제1 및 제2 아암부(111, 112)를 경량화할 수 있다. 제1 및 제2 아암부(111, 112)가 경량화됨으로써, 제1 및 제2 아암부(111, 112)를 고속으로 이동시키는 것이 가능하게 된다. 따라서 포장 정극(20)과 부극(30)의 적층을 고속화할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 적층 테이블(141)은, 적층체 상에 새로운 포장 정극(20) 또는 부극(30)이 적층될 때마다, 포장 정극(20) 및 부극(30)의 두께의 평균값에 상당하는 하강량만큼 하강하였다. 그러나 본 실시 형태와는 달리, 적층 테이블(141)은, 적층체 상에 새로운 포장 정극(20) 또는 부극(30)이 적층될 때마다, 새롭게 적층된 포장 정극(20) 또는 부극(30)의 두께와 동일한 양만큼 하강해도 된다. 혹은, 적층 테이블(141)은, 포장 정극(20) 및 부극(30)이 소정 매수(예를 들어, 각 2매) 적층될 때마다 하강해도 된다.
또한, 본 명세서에 있어서, 클램프 헤드의 상승량(이동량)이 「대략 일정」하다고 하는 기재는, 포장 정극(20) 또는 부극(30)의 경사 상방으로 퇴피하는 클램프 헤드(143a)의 상승량이 항상 일정한 경우뿐만 아니라, 상승량이 약간 변동하는 경우도 포함한다. 예를 들어, 적층체 상에 새로운 포장 정극(20)[또는, 부극(30)]이 적층될 때마다, 새롭게 적층된 포장 정극(20)[또는, 부극(30)]의 두께와 동일한 양만큼 적층 테이블(141)이 하강하는 경우, 클램프 헤드(143a)의 상승량은 항상 일정하게 유지된다. 한편, 적층 테이블(141)이, 포장 정극(20) 및 부극(30)의 두께의 평균값에 상당하는 하강량만큼 하강하는 경우, 클램프 헤드(143a)의 상승량은, 상기 평균값과 포장 정극(20)의 두께의 차 및 상기 평균값과 부극(30)의 두께의 차에 상당하는 양만큼 변동한다. 본 명세서에 있어서, 클램프 헤드의 상승량이 「대략 일정」하다고 하는 기재는, 적층 테이블(141)의 하강 동작에 따라, 상기한 바와 같이 클램프 헤드(143a)의 상승량이 약간 변동하는 경우를 포함한다.
다음에, 도 24를 참조하여, 클램퍼의 변형예에 대해 설명한다.
도 24는 클램퍼의 변형예를 도시하는 사시도이다. 도 24에 도시한 바와 같이, 변형예에 관한 클램퍼(143)는, 횡단면 원호 형상의 클램프 헤드(143a)를 갖고 있다. 구체적으로는, 포장 정극(20) 및 부극(30)의 바닥면과 각각 접촉하는 클램프 헤드(143a)의 상면이, 길이 방향을 따라 원호 형상으로 형성되어 있다.
이와 같은 구성에 따르면, 포장 정극(20) 또는 부극(30)의 바닥면과 클램프 헤드(143a)의 상면의 접촉이 매끄러워져, 클램프 헤드(143a)의 상승시에 클램프 헤드(143a)의 상면이 포장 정극(20) 또는 부극(30)의 바닥면에 부여하는 데미지를 억제할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 클램프 헤드(143a)의 상면은, 길이 방향뿐만 아니라 길이 방향에 직교하는 방향을 따라서도 원호 형상으로 형성된다.
이상과 같이, 설명한 본 실시 형태는, 이하의 효과를 발휘한다.
(a) 제1 및 제2 흡착 핸드에 의해 흡착 유지되기 직전에, 포장 정극 및 부극의 위치가 각각 조정되므로, 제1 및 제2 흡착 핸드는, 높은 위치 정밀도로 포장 정극 및 부극을 각각 흡착 유지할 수 있다. 따라서 포장 정극과 부극을 효율적이고, 또한 고정밀도로 적층할 수 있다. 또한, 정극 공급 테이블 및 부극 공급 테이블측에서, 포장 정극 및 부극의 수평 위치가 조정되므로, 적층 로봇의 구성을 간소화할 수 있고, 또한, 제1 및 제2 아암부를 경량화할 수 있다. 제1 및 제2 아암부를 경량화함으로써, 제1 및 제2 아암부를 고속으로 동작시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 포장 정극 및 부극의 적층을 고속화할 수 있다. 또한, 적층 테이블 상에서 포장 정극 및 부극의 측면을 위치 결정 부재(예를 들어, 홀더)에 접촉시켜 포장 정극 및 부극의 위치 결정을 행할 필요가 없으므로, 위치 결정 부재에 접촉한 세퍼레이터의 단부가 절곡되는 일이 없다. 따라서 고품질의 2차 전지를 형성할 수 있다.
(b) 적층 로봇의 2개의 아암부를 임의의 각도로 연장 설치할 수 있으므로, 시트 적층 장치가 적용되는 스페이스에 따라, 다양한 배치를 실현할 수 있다.
(c) 카메라에 의해 포장 정극 및 부극이 촬상되고, 포장 정극 및 부극의 위치가 인식되므로, 화상 처리를 사용하여 포장 정극 및 부극의 수평 위치를 용이하게 조정할 수 있다.
(d) 포장 정극 내부의 정극의 위치가 조정되므로, 정극과 부극의 위치를 맞추는 것이 가능하게 된다. 따라서 포장 정극과 부극의 위치를 맞추는 경우와 비교하여, 리튬 이온 2차 전지의 성능이 향상된다.
(e) 적층 테이블 상에 적층되는 포장 정극 및 부극의 적층체의 최상면의 연직 방향의 위치가 대략 일정하게 유지되도록 적층 테이블이 하강하므로, 제1 및 제2 흡착 핸드의 연직 방향의 이동량을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서 적층 로봇의 구성을 간소화할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 아암부의 선단부에 높이를 보정하는 기구를 설치할 필요가 없어, 제1 및 제2 아암부를 경량화할 수 있다. 이에 의해, 포장 정극 및 부극의 적층을 고속화할 수 있다.
(f) 포장 정극 및 부극의 적층체가 클램퍼에 의해 압박되므로, 적층시의 포장 정극 및 부극의 위치 어긋남이 방지된다. 따라서 포장 정극 및 부극을 고정밀도로 적층할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 이들 실시 형태는 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해 기재된 단순한 예시에 지나지 않고, 본 발명은 당해 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 범위는, 상기 실시 형태 등에서 개시한 구체적인 기술 사항으로 한정되지 않고, 그로부터 용이하게 유도할 수 있는 각종 변형, 변경, 대체 기술 등도 포함하는 것이다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 정극이 세퍼레이터에 끼워 넣어져 이루어지는 포장 정극과, 부극을 교대로 적층하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나 부극이 세퍼레이터에 끼워 넣어져 이루어지는 포장 부극과 정극이 교대로 적층되어도 된다.
또한, 본 발명의 적층 장치에 의해 형성되는 2차 전지도, 외장재의 동일한 단부로부터 정극 리드 및 부극 리드가 도출되는 형태로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 외장재의 양단부로부터 정극 리드 및 부극 리드가 각각 도출되는 형태의 2차 전지이어도 된다.
본 출원은, 2011년 4월 7일에 출원된 일본 특허 발명 제2011-085788호 및 2012년 3월 23일에 출원된 일본 특허 출원 제2012-067848호에 기초하는 우선권을 주장하고 있고, 이들 출원의 전체 내용이 여기에 원용된다.
본 발명에 따르면, 제1 및 제2 파지부에 의해 파지되기 직전에, 세퍼레이터-전극 조립체 및 제2 전극의 위치가 조정되므로, 제1 및 제2 파지부는, 높은 위치 정밀도로 세퍼레이터-전극 조립체 및 제2 전극을 각각 파지할 수 있다. 따라서 세퍼레이터-전극 조립체와 제2 전극을 효율적이고, 또한 고정밀도로 적층할 수 있다.
10 : 리튬 이온 2차 전지
20 : 포장 정극(세퍼레이터-전극 조립체)
22 : 정극(제1 전극)
30 : 부극(제2 전극)
40 : 세퍼레이터
100 : 시트 적층 장치(적층 장치)
110 : 적층 로봇
111, 112 : 아암부
113 : L자 형상 아암
114, 115 : 흡착 핸드(파지부)
116 : 구동축
117 : 아암 구동부
120 : 정극 공급부
121 : 정극 공급 테이블(제1 테이블)
122, 132 : 테이블 구동부(조정부)
126, 136 : 광원
127, 137 : 카메라(촬상부)
130 : 부극 공급부
131 : 부극 공급 테이블(제2 테이블)
140 : 적층부
141 : 적층 테이블
142 : 높이 조정부
143 : 클램퍼
144 : 클램퍼 구동부

Claims (12)

  1. 제1 전극이 세퍼레이터에 끼워 넣어져 이루어지는 세퍼레이터-전극 조립체와 상기 제1 전극과는 극성이 다른 제2 전극을 교대로 적층하기 위한 적층 장치이며,
    상기 세퍼레이터-전극 조립체가 적재되는 제1 테이블과,
    상기 제2 전극이 적재되는 제2 테이블과,
    상기 세퍼레이터-전극 조립체와 상기 제2 전극이 교대로 적층되는 적층 테이블과,
    상기 제1 테이블의 수평 방향의 위치를 조정하여, 상기 제1 테이블 상의 상기 세퍼레이터-전극 조립체의 위치를 조정하는 제1 조정부와,
    상기 제2 테이블의 수평 방향의 위치를 조정하여, 상기 제2 테이블 상의 상기 제2 전극의 위치를 조정하는 제2 조정부와,
    상기 세퍼레이터-전극 조립체를 파지하고, 해방하는 제1 파지부와,
    상기 제2 전극을 파지하고, 해방하는 제2 파지부를 갖고,
    상기 제1 파지부가 상기 제1 테이블과 상기 적층 테이블 사이를 왕복 이동하는 한편, 상기 제2 파지부는 상기 적층 테이블과 상기 제2 테이블 사이를 왕복 이동하고, 상기 제1 테이블 상에서 위치가 조정된 상기 세퍼레이터-전극 조립체를 상기 제1 파지부가 파지할 때에는, 상기 제2 파지부는 상기 적층 테이블 상에서 상기 제2 전극을 해방하고, 상기 제1 파지부가 상기 적층 테이블 상에서 상기 세퍼레이터-전극 조립체를 해방할 때에는, 상기 제2 테이블 상에서 위치가 조정된 상기 제2 전극을 상기 제2 파지부가 파지하는 것을 특징으로 하는, 적층 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 파지부는, 동일한 회전축을 기준으로 서로 소정 각도를 이루도록 배치되고 상기 소정 각도 요동하는 제1 및 제2 아암부의 선단에 각각 설치되어 있고,
    상기 제1 및 제2 테이블은, 상기 회전축의 주위에 상기 적층 테이블과 상기 소정 각도의 간격을 두고 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 적층 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 테이블 상에 적재된 상기 세퍼레이터-전극 조립체를 촬상하여, 상기 제1 테이블 상의 상기 세퍼레이터-전극 조립체의 위치를 인식하는 제1 촬상부와,
    상기 제2 테이블 상에 적재된 상기 제2 전극을 촬상하여, 상기 제2 테이블 상의 상기 제2 전극의 위치를 인식하는 제2 촬상부를 더 갖고,
    상기 제1 및 제2 조정부는, 상기 제1 및 제2 촬상부에 의해 인식된 위치의 정보에 기초하여, 상기 세퍼레이터-전극 조립체 및 상기 제2 전극의 위치를 각각 조정하는 것을 특징으로 하는, 적층 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 촬상부는, 상기 세퍼레이터-전극 조립체 내부의 상기 제1 전극의 위치를 인식하고,
    상기 제1 조정부는, 상기 세퍼레이터-전극 조립체 내부의 상기 제1 전극의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는, 적층 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층 테이블 상에 적층되는 상기 세퍼레이터-전극 조립체와 상기 제2 전극의 적층체의 최상면의 연직 방향의 위치가 일정 범위 내로 유지되도록, 상기 세퍼레이터-전극 조립체 및 상기 제2 전극의 적층의 진행에 따라, 상기 적층 테이블을 하강시키는 높이 조정부를 더 갖는 것을 특징으로 하는, 적층 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적층 테이블에 적층되어 있는 상기 적층체를 상부로부터 압박하는 클램퍼를 더 갖는 것을 특징으로 하는, 적층 장치.
  7. 제1 전극이 세퍼레이터에 끼워 넣어져 이루어지는 세퍼레이터-전극 조립체와 상기 제1 전극과는 극성이 다른 제2 전극을 교대로 적층하기 위한 적층 방법이며,
    상기 세퍼레이터-전극 조립체가 적재되는 제1 테이블과, 상기 세퍼레이터-전극 조립체와 상기 제2 전극이 교대로 적층되는 적층 테이블 사이를 제1 파지부로 왕복 이동시키는 한편, 상기 적층 테이블과 상기 제2 전극이 적재되는 제2 테이블 사이를 제2 파지부로 왕복 이동시키고, 상기 제1 테이블의 수평 방향의 위치를 조정함으로써 당해 제1 테이블 상에서 위치가 조정된 상기 세퍼레이터-전극 조립체를 상기 제1 파지부에 파지시킬 때에는, 상기 제2 파지부에 상기 적층 테이블 상에서 상기 제2 전극을 해방시키고, 상기 제1 파지부에 상기 적층 테이블 상에서 상기 세퍼레이터-전극 조립체를 해방시킬 때에는, 상기 제2 테이블의 수평 방향의 위치를 조정함으로써 당해 제2 테이블 상에서 위치가 조정된 상기 제2 전극을 상기 제2 파지부에 파지시키는 것을 특징으로 하는, 적층 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 파지부는, 동일한 회전축을 기준으로 서로 소정 각도를 이루도록 배치되고 상기 소정 각도 요동하는 제1 및 제2 아암부의 선단에 각각 설치되어 있고,
    상기 제1 및 제2 테이블은, 상기 회전축의 주위에 상기 적층 테이블과 상기 소정 각도의 간격을 두고 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 적층 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1 테이블 상에 적재된 상기 세퍼레이터-전극 조립체를 제1 촬상부에 의해 촬상함으로써, 상기 제1 테이블 상의 상기 세퍼레이터-전극 조립체의 위치가 인식되고, 상기 제2 테이블 상에 적재된 상기 제2 전극을 제2 촬상부에 의해 촬상함으로써, 상기 제2 테이블 상의 상기 제2 전극의 위치가 인식되고,
    상기 인식된 위치의 정보에 기초하여, 상기 세퍼레이터-전극 조립체 및 상기 제2 전극의 위치가 각각 조정되는 것을 특징으로 하는, 적층 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 세퍼레이터-전극 조립체 내부의 상기 제1 전극의 위치가 상기 제1 촬상부에 의해 인식되고,
    상기 세퍼레이터-전극 조립체 내부의 상기 제1 전극의 위치가 조정되는 것을 특징으로 하는, 적층 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층 테이블 상에 적층되는 상기 세퍼레이터-전극 조립체와 상기 제2 전극의 적층체의 최상면의 연직 방향의 위치가 일정 범위 내로 유지되도록, 상기 세퍼레이터-전극 조립체 및 상기 제2 전극의 적층의 진행에 따라, 상기 적층 테이블을 하강시키는 것을 특징으로 하는, 적층 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적층 테이블에 적층되어 있는 상기 적층체가 상부로부터 클램퍼에 의해 압박되는 것을 특징으로 하는, 적층 방법.
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